實(shí)驗(yàn)題
實(shí)驗(yàn)題解題技法
1．實(shí)驗(yàn)題的特點(diǎn)
實(shí)驗(yàn)題是最能體現(xiàn)物理學(xué)科的學(xué)習(xí)能力的一種題型，它不僅能反映學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的觀察能力、動手動腦能力，而且還能反映學(xué)生對學(xué)習(xí)的物理概念和物理規(guī)律的理解情況，重要的是它能再現(xiàn)學(xué)生的情感、態(tài)度與價值觀．實(shí)驗(yàn)題的形式是多種多樣的，它可以用選擇題、填空題、問答題、作圖題、計(jì)算題等不同方式展示，所以各種題型的解題思路、解題方法以及解題步驟，也都適用于對實(shí)驗(yàn)題的正確解答．下面僅對它的特殊性作幾點(diǎn)說明．
2．實(shí)驗(yàn)題解答過程中需要注意的問題
(1)實(shí)驗(yàn)原理定方向
正確解答物理實(shí)驗(yàn)題必須堅(jiān)持用實(shí)驗(yàn)原理為依據(jù)的操作過程，實(shí)驗(yàn)原理是整個實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)方向，而對實(shí)驗(yàn)原理的理解必須做到：
第一、要結(jié)合課本中學(xué)過的物理知識加深理解實(shí)驗(yàn)原理
例1 為了測定一小正方體木塊(不吸水)的密度，可供選用的實(shí)驗(yàn)器材有：托盤天平(含砝碼)、量筒、刻度尺、大頭針、水．請你設(shè)計(jì)三種不同的實(shí)驗(yàn)方案，只要求將每種方案所選用的器材填人下面的橫線上．
方案(1) ．
方案(2) ．
方案(3) ．
分析：此題是設(shè)計(jì)測量物質(zhì)密度的實(shí)驗(yàn)題，物質(zhì)的密度是物質(zhì)的一種特性，與物體的體積、形狀、質(zhì)量、狀態(tài)等都沒有關(guān)系，但是可以用某一物體的質(zhì)量和它的體積的比值來計(jì)算物質(zhì)的密度，即ρ=m/v是該實(shí)驗(yàn)的原理。所以設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)只要能測出物體的質(zhì)量和體積，怎樣設(shè)計(jì)都可以。
答案：本題是一道開放性試題，答案不惟一、不確定，需要綜合利用測量、密度、浮力等知識來分析．測木塊的密度的基本思路是設(shè)法測得或求得木塊的體積和質(zhì)量．體積可用刻度尺測量后進(jìn)行計(jì)算而得出或用排水法測得，也可借助量筒的刻度定性比較；質(zhì)量可用托盤天平直接測得，或借助浮力知識求出重力后間接計(jì)算得出，以上這些測體積和質(zhì)量的方法的不同組合可形成多種方案，現(xiàn)提供5種供參考： (1)托盤天平、量筒、水、大頭針；(2)托盤天平、刻度尺；(3)量筒、水、大頭針；(4)量筒、刻度尺、水；(5)刻度尺、水．
第二、要從實(shí)驗(yàn)原理中理解實(shí)驗(yàn)成立的條件
例2、現(xiàn)有刻度尺、天平、量筒、彈簧測力計(jì)、電流表、電壓表、秒表．
(1)選取上述測量工具中的 ，可直接測出的一個物理量是 ；
(2)利用以上測量工具進(jìn)行組合使用：
間接測出一個力學(xué)物理量，選取儀器是： ，所測物理量的表達(dá)式： ·
間接測出一個電學(xué)物理量，選取儀器是： ，所測物理量的表達(dá)式：
分析：此題旨在考查學(xué)生靈活運(yùn)用實(shí)驗(yàn)器材和根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理合理選擇器材。此題屬于開放性命題，只要合理都是正確的。如間接測量力學(xué)中的密度，可用天平和量筒，間接測量電學(xué)中的電功率，可用電流表和電壓表，這需學(xué)生要撐握好實(shí)驗(yàn)原理。
答案：（1）天平、質(zhì)量；電流表、電流等。（2）密度，天平、量筒；電功率，電流表、電壓表。等等。
第三、弄清一個實(shí)驗(yàn)原理可以做不同的類似實(shí)驗(yàn)
例3 測滑輪組的機(jī)械效率需要測量的物理量有 ，其表達(dá)式是 ．如果測斜面的機(jī)械效率需要測量的物理量有 ，其表達(dá)式是 ·
分析：此題主要考查對機(jī)械效率概念的理解和應(yīng)用；機(jī)械效率是所有機(jī)械都應(yīng)標(biāo)明的性能指標(biāo)，它反映任何一個（種）機(jī)械做功時有用功和總功的比例關(guān)系，所以測滑輪組和斜面的機(jī)械效率的原理都是η＝W有用/W總，且有用功是對物體做功；總功是對機(jī)械做功。
答案：物重G、物體上升的高度h、繩上的拉力F、繩子移動的距離s η＝W有用/W總。物重G、斜面高度h、沿斜面拉物體的力F、斜面長度L η＝Gh/FL
第四、理解原理設(shè)計(jì)替代性實(shí)驗(yàn)
例4、現(xiàn)有一個電池組、一個電流表、一個開關(guān)、一個已知阻值的電阻R。、導(dǎo)線若干，用上述器材測定待測電阻Rx的阻值，要求：
(1)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖．
(2)簡要寫出實(shí)驗(yàn)步驟并用字母表示測量的物理量(電流)．
(3)寫出待測電阻Rx阻值的表達(dá)式．
分析：批題主要采用等效代替法；因?yàn)闇y電阻的
原理是R=U/I，而此題提供的儀器只有一只電流表，因此解答此題必須想辦法確定Rx兩端的電壓，我們知道并聯(lián)導(dǎo)體兩端電壓相等，所以R0與Rx組成并聯(lián)電路，算出R0兩端電壓就可以代替電壓表的作用。
(2)實(shí)驗(yàn)步驟要有科學(xué)性
實(shí)驗(yàn)步驟是否合理、完善、條理直接影響著物理實(shí)驗(yàn)的質(zhì)量，因此在實(shí)驗(yàn)操作過程中弄懂、理解和熟悉實(shí)驗(yàn)步驟對做好實(shí)驗(yàn)題是非常重要的．
第一、保證實(shí)驗(yàn)步驟的完整性和合理性
例5、下面是甲、乙兩位同學(xué)在用天平和量筒測鹽水密度的實(shí)驗(yàn)中設(shè)計(jì)的兩種實(shí)驗(yàn)方案：
方案1：①用天平稱出盛有鹽水的玻璃杯的總質(zhì)量m1；②把玻璃杯中的一部分鹽水倒人量筒中，測出量筒中鹽水的體積V；③稱出玻璃杯和杯中剩余鹽水的總質(zhì)量m2；④ρ鹽水=（m1-m2）/V
方案2：①用天平稱出空玻璃杯的質(zhì)量m1；②在空玻璃杯中倒人適量的鹽水，稱出它們的總質(zhì)量m2；③把玻璃杯中的鹽水倒人量筒中，測出量筒中鹽水的體積V；④ρ鹽水=（m1-m2）/V
(1)哪種方案測出的鹽水密度較準(zhǔn)確?為什么?
答： ，
因?yàn)?/span> ·
(2)所測不準(zhǔn)確的鹽水密度是偏大還是偏小?
答：
分析：此題是用常規(guī)法測液體的密度，方案1為正確方案；方案2在理論上是成立的，但因?yàn)椴襟E③中把燒杯中的鹽水倒入量筒中；測出的鹽水體積小于鹽水實(shí)際體積(燒杯中的鹽水不可能全部倒入量筒中，燒杯壁上還會留附一層鹽水），不能保證實(shí)驗(yàn)誤差最小、。由ρ=m/v可知，m不變，V減小，ρ諞大．
答案：(1)方案1 在方案2中，鹽水往量筒中倒不盡，V鹽水誤差較大或V鹽水水變小，所測出的鹽水密度不準(zhǔn) (2)偏大
第二、保證實(shí)驗(yàn)步驟的必要性
例6、王小剛同學(xué)為了測量某種品牌牛奶的密度，用天平、玻璃杯、量筒等器材，沒計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案(A對應(yīng)實(shí)驗(yàn)第1步，B～E對應(yīng)實(shí)驗(yàn)第1~5步)
A、用天平稱出玻璃杯的質(zhì)量m
B、將適量的牛奶倒入玻璃杯中
C、用天平稱出玻璃杯和牛奶的總質(zhì)量m
D、將杯中牛奶倒入量筒中，測出量筒中牛奶的體積V
E、計(jì)算牛奶的密度ρ
(1)寫出該實(shí)驗(yàn)測出的牛奶的密度的表達(dá)式ρ=___________。
(2)為了減小測量牛奶體積的誤差，可以通過調(diào)整該實(shí)驗(yàn)的步驟順序來實(shí)現(xiàn)，試寫出調(diào)整后的實(shí)驗(yàn)步驟順序(用步驟的番號的順序表示)：_______________。
分析：此題考查實(shí)驗(yàn)步驟的必要性和正確性．最佳的實(shí)驗(yàn)步驟是指：①測量儀器規(guī)范操作，②實(shí)驗(yàn)誤差盡可能小；③沒有無用的多余步驟．由此可見，實(shí)驗(yàn)的操作最佳順序應(yīng)為：BCDAE。由密度公式可寫出油的密度的表達(dá)式為ρ=(m2-m1)/V．
答案：
(3)間接測量量的等值性
這種方法常用于實(shí)驗(yàn)中無法直接測量的物理量的取值問題，也就是對于一個實(shí)驗(yàn)中不能直接測量的物理量，可以通過這個物理量對周圍的影響或與別的物理量之間存在的某種關(guān)系確定這個物理量的大小，然后用相應(yīng)的公式計(jì)算出待測物理量的值．
例7、某實(shí)驗(yàn)室有一架托盤天平(帶有一盒砝碼)，橫梁上的調(diào)節(jié)螺母已無法旋動，其他部件均保持完好，天平的等臂性沒有改變，將它放在水平桌面上觀察橫梁的平衡時，指針總偏向分度盤的左端，調(diào)換左、右兩盅的位置也無法改變這種狀況．清你使用這架天平，測出—個小金屬塊的質(zhì)量．要求簡述測量過程，表達(dá)出測量結(jié)果．(可選用生活中常見的材料)
分析：此題的設(shè)計(jì)中包含了多個知識點(diǎn)的應(yīng)用落實(shí)，所以解答此題應(yīng)從所有涉及到的知識原理方面理解應(yīng)用．
答案：此題有多種方法，這些方法都是利用等臂杠桿的性質(zhì)：(1)首先向右移動游碼使橫梁平衡，并記下游碼所對的刻度值rn1；然后將被測物體放在左盤，右盤放砝碼并移動游碼位置使橫梁平衡。讀出右盤中砝碼的總質(zhì)量與游碼所對的刻度值之和m2；被測物體的質(zhì)量rn＝m2-m1。(2)將被測物體放在右盤中，往左盤中慢慢地放一些沙子，直到橫梁平衡，取下被測物體，改放砝碼并移動游碼使橫梁再次平衡，則被測物體的質(zhì)量就等于砝碼總質(zhì)量加上游碼所對的刻度值．
(4)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)性
例8、從(1)人上樓梯和(2)利用定滑輪將重物提升到高處(如圖所示)這兩個運(yùn)動中任選一個，想辦法來測定人做功的功率．寫出主要的步驟及需測量的物理量，并用表示這些物理量的字母寫出入做功功率的表達(dá)式．
分析：（1）人上樓梯，人克服重力做的功為W=Gh=mgh，而功率P=W/t=Gh/t=mgh/t，所以測量的工具應(yīng)為：磅秤、米尺、停表。
（2）用定滑輪提升重物，人克服重物的重力做的功為W=Gh=mgh，而功率P=W/t=Gh/t，所以測量的工具應(yīng)為：磅秤、米尺、停表。
答案：(1)①先用磅秤稱出人的質(zhì)量m，則其重力為G＝mg；
②用米尺測出樓梯的豎直高度h；
③用停表測出入上樓梯所用的時間t
由 W＝Gh＝rngh，P＝W/t
得 P＝mgh/t或P＝Gh/t
(2)①用磅秤稱出重物的質(zhì)量m，則其重力G=rng，
②用米尺測出重物被提升的高度h；
③用停表測出把重物提升到h高度所需的時間t．若忽略滑輪的質(zhì)量和繩與滑輪間的摩擦，則有P=Gh/t．
(5)實(shí)驗(yàn)的開放性
這種方法是多向思維、全面考慮、注重知識的橫向聯(lián)系，把各種可能的方法都考慮到．能夠考查學(xué)生對所學(xué)知識靈活掌握和靈活應(yīng)用的能力．
例9、學(xué)習(xí)了密度的測量以后，小宇提出了這樣一個問題：水和牛奶的密度哪個更大些？請你和小宇一起設(shè)計(jì)這個探究實(shí)驗(yàn)。
可供選擇的器材：足夠的水和牛奶、兩只完全相同的燒杯、天平和砝碼(天平已調(diào)平衡)、量筒、彈簧測力計(jì)、刻度尺、正方體鐵塊、細(xì)線。
(1)實(shí)驗(yàn)器材：
(2)實(shí)驗(yàn)步驟：
(3)結(jié)論分析：
分析：此題是考查液體密度的比較，本題涉及到多種比較方法，可用天平和量筒或阿基米德原理直接測量液體的密度進(jìn)行比較，也可比較相同質(zhì)量（或體積）的兩種液體的體積（或質(zhì)量）的大小來判斷。
方法一：
實(shí)驗(yàn)器材：燒杯、天平和砝碼、量筒、牛奶
實(shí)驗(yàn)步驟：(1)用天平測出空燒杯的質(zhì)量m1；
(2)在燒杯內(nèi)倒入適量的牛奶，用天平測出燒杯和牛奶的總質(zhì)量m2；算出牛奶的質(zhì)量m
(3)將燒杯中的牛奶倒入量筒中，讀出量筒內(nèi)牛奶的體積V；
(4)利用密度公式算出牛奶的密度ρ奶。
結(jié)論分析：比較ρ水和ρ奶即可得出誰的密度更大?！ ?/span>
方法二：
實(shí)驗(yàn)器材：水和牛奶、兩只完全相同的燒杯、天平和砝碼、量筒
實(shí)驗(yàn)步驟：(1)用量筒分別量取體積相同的水和牛奶；
(2)將水和牛奶分別倒入兩只燒杯中，放在天平的左盤和右盤；
(3)觀察天平的平衡情況?！?/span>
結(jié)論分析：下沉一端燒杯內(nèi)液體的密度大
方法三：
實(shí)驗(yàn)器材：水和牛奶、兩只完全相同的燒杯、天平和砝碼、量筒
實(shí)驗(yàn)步驟：(1)將兩只完全相同的燒杯分別放在天平的左右盤中；
(2)將適量的水和牛奶分別倒入兩只燒杯中直到天平重新平衡；
(3)將燒杯中的水和牛奶分別倒入量筒中，讀出量筒內(nèi)水和牛奶的體積。
結(jié)論分析：體積小的液體密度大?！ ?/span>
方法四：
實(shí)驗(yàn)器材：水和牛奶、燒杯、彈簧測力計(jì)、鐵塊、細(xì)線
實(shí)驗(yàn)步驟：(1)用細(xì)線將鐵塊系好，掛在彈簧測力計(jì)下，讀出測力計(jì)的示數(shù)G；
(2)在燒杯內(nèi)倒入適量的水，將鐵塊浸沒在水中，讀出測力計(jì)示數(shù)F1；算出鐵塊在水中受到的浮力F浮1；
(3)在燒杯內(nèi)倒入適量的牛奶，將鐵塊浸沒在牛奶中，讀出測力計(jì)示數(shù)F2；算出鐵塊在牛奶中受到的浮力F浮2
結(jié)論分析：比較F浮1和F浮2的大小，則浮力大的液體的密度大?！ ?/span>
(此題還有一些其他方法，只要回答合理即可得分)
（6）實(shí)驗(yàn)過程的評估性
科學(xué)探究題是近幾年各地市中的寵兒，它們分別從科學(xué)探究的七個步驟出發(fā)，考查某一個或某兩個知識點(diǎn)，此題是考查交流與評估方面，看學(xué)生能否對所得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、判斷，充分體現(xiàn)了學(xué)生獨(dú)立地運(yùn)用所學(xué)的物理知識設(shè)計(jì)、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究的能力．有利于學(xué)生養(yǎng)成樂于探究的興趣和習(xí)慣，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神．
例10、交流與評估是科學(xué)探究的一個重要環(huán)節(jié)．光明中學(xué)八·二班的同學(xué)，利用如圖8—28所示的實(shí)驗(yàn)裝置完成了“測滑輪組機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)以后，進(jìn)行了小組交流，下表是各小組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄：
請你對表中各小組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較，回答下列問題：
(1)實(shí)驗(yàn)中影響滑輪組效率的主要因素是什么?
(2)l、2兩個小組的動滑輪重相同，提起的鉤碼重也相同，測出的滑輪機(jī)械效率卻不同，可能的原因是什么?
(3)請你就如何提高滑輪組的機(jī)械效率提出自己的提議．
分析：本題主要考查影響滑輪組機(jī)械效率的因素。響滑輪組機(jī)械效率的因素有物體的重力和滑輪組的重力及滑輪和輪與軸間的摩擦力。
答案： (1)提起的物體的重和滑輪組的重 (2)滑輪和輪與軸間的摩擦力大小不同；測拉力時沒有使測力計(jì)勻速上升，造成測量的力不準(zhǔn)．
(3)選用較輕的動滑輪組裝滑輪組；對于給定的滑輪組，通過增大提起的物重提高效率，保持良好的潤滑，減小輪與軸間的摩擦．
聯(lián)系客服
